抽水蓄能发电机组背靠背启动的研究.docx

抽水蓄能发电机组背靠背启动的研究
InvestigationofBacktoBackStartingofPumpedStorageHydraulicGeneratingUnit
摘要：研究分析抽水蓄能发电机组的背靠背启动。列举模型和现场实测结果，并与希腊一家电厂的实例进行对比，分析影响该种启动的主要参数，得出了该过程的有关物理规律；还特别讨论了励磁和导叶开启过程的影响，以及驱动电机的转矩－转速特性曲线，揭示了正确选择确保启动成功的主要参数的方法。图6关键词：背靠背启动；水轮发电机；抽水蓄能；热系数；启动Abstract：Inthepresentpaper,theprocedureofbacktobackstartingofpumpedstoragehydraulicgeneratingunitisinvestigatedandanalyzed.TheresultsfromsimulationaswellasfromrealonsitemeasurementsarepresentedandcomparedforacasestudyofaGreekpowerstation.Mainparametersinfluencingthisphenomenonareanalyzed,andinformationisgivenonthephysicallawsunderlyingtheprocess.Inparticular,theeffectsofexcitationandgatevalveopeningprocedurearediscussed,alongwiththetorquespeedcharacteristicofthedrivingmachine.Guidanceisdevelopedfortheproperselectionofthemainparametersforasuccessfulstart.Keywords：Backtobackstarting；Hydroelectricgenerators；Pumpedstoragepowergeneration；Rotatingmachinethermalfactor；Starting1引言对于安装有可逆式水泵水轮机组的电站来说，通常至少有一台机需要在晚上作为水泵运行；而启动水泵所广为采用的方式就是同步(背靠背)启动，除此还有借助于启动电动机(小型电机机)的辅助启动，依靠或不依靠辅助设备的异步启动以及低频启动等。过去，许多电站常常要依靠启动电动机来启动具有叠片磁极且无阻尼绕组的同步电机，由于缺乏异步转矩，除低频启动外，这是唯一能够启动这种同步电机的方法；小型电动机启动方法特别适合于制动转矩较小的情况，其主要缺点是连续运行容易导致损失的增加；异步启动可用于经过专门设计的，转子能承受较大热应力的电机上，然而，为实现这一目标，其输电系统就必须能够承受异步启动所导致的电流冲击和电压骤降。随着静励磁设备和变频器的推广，变频器启动的地位也变得很重要了。事实上，在过去的20年中，变频器启动法的使用已经有显著的增加，并已成为拥有两台机组以上的电站的首选启动方式。变频启动可分为完全启动即背靠背启动和定子相互连接的两台机在静止状态下开始起励两种方式；而部分变频启动只有当发电机转动之后电动机才开始起励。部分变频启动相对于背靠背启动的优点是在异步启动阶段不需要单独的励磁电源。30多年前，Canay研究了同步电机的启动方式，并归纳了这些启动方式的特征、优点和缺点。异步启动所采取的方法符合非励磁电动机的稳态转矩－转速特性，并没有考虑脉冲转矩分量，只用一近似的转矩－转速特性对部分变频启动进行了研究，该种方法没有考虑发电机低速运转时出现的半转速转矩凹谷；此外，转矩仅被看作是转差变频的一个函数，结果过于简单。事实上，电动机的转矩与转差变频和发电机转速有关，且发电机和电动机的电机转矩被认为是相等的，这只有在同步以后才是准确的。利用一个微分方程组描述了一个抽水蓄能电站机组背靠背启动的全过程，并对这些方程式用于希腊特撒罗斯(Thissavros)电站进行了实例模拟。将模拟结果同现场实测进行了对比，二者非常一致。发电机和电动机的制动功率从现场效率试验推导而出，具体的模拟中考虑了启步转矩，而且，在此过程中，也曾努力去理解这一物理现象并研究其启动过程中的变形、物理关系以及成功率。2模拟模型图1是两台通过升压变压器和高压输电线背靠背连接的机组在进行变频启动时的基本电路配置。驱动电机G由其水轮机驱动，而从动电机M的水泵水轮机的导叶关闭，并已排水。这两台电机均在静止状态下起励，然后再打开驱动水轮机的导叶，电机G开始加速。假如对两台机给一个设定的励磁电流，而从动电机的加速转矩又足够大，则后者在几个振荡循环内就会实现与驱动电机的同步，